大学化学酸碱平衡.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,酸碱平衡,Acid-Base Equilibrium,第三章,1,1,学 习 要 求,1.,掌握酸碱质子理论中酸、碱、共轭酸碱对以及酸碱反应的实质等基本概念；,了解酸碱电子理论的基本概念；,2.,掌握水的离子积、弱酸、弱碱的解离平衡,常数的表示方法及相关计算；,3.,了解一元酸，多元酸中各种型体的分布规,律及分布系数的计算方法；,4.,掌握质子条件式，一元弱酸碱，多元弱酸,碱以及两性物质的,pH,计算的原理与方法,；,5.,掌握缓冲溶液的缓冲原理，缓冲容量，缓,冲范围以及缓冲溶液的配置方法,。,2,3.1,酸碱理论,3.3,弱酸（碱）溶液中各种型体的分布,3.2,酸（碱）的解离平衡,3.4,酸（碱）度计算,3.5,缓冲溶液,3,3.1,酸碱理论,3.1.1,酸碱质子理论,酸碱质子理论,1923,年由布朗斯特,(,Br,nsted,),和劳莱,(Lowry),各自独立地提出。,4,1.,酸碱的定义,酸,能给出质子（,H,+,）的物质，,例如：,HCl,，,NH,4,+,，,HSO,4,-,碱,能接受质子（,H,+,）的物质，,例如：,Cl,-,，,NH,3,，,SO,4,2-,两性物质,既能给出质子（,H,+,），又能接受质子（,H,+,）的物质，例如：,H,2,O,，,HPO,4,2-,HCO,3,-,酸碱质子理论中没有盐的概念,注意,5,2.,酸碱的共轭关系,酸失去一个质子变为其共轭碱，,碱得到一个质子变成其共轭酸。,酸碱之间这种相互联系，相互依存的关系,称为,共轭关系,。,6,酸强度,碱强度,7,3.,酸碱反应的实质及酸碱半反应,酸碱反应的实质,就是酸和碱之间通过相互作用，发生质子转移，分别转化为其共轭碱和共轭酸的反应，每一个酸碱反应都包括两个酸碱半反应。,HA(,酸,)+B(,碱,),HB,+,(,酸,)+A,(,碱,),半反应,1,半反应,2,总反应,HA(,酸,1),A,(,碱,2)+H,+,B(,碱,1)+H,+,HB,+,(,酸,2),HA(,酸,1)+B(碱,1),HB(,酸,2)+A,(,碱,2),共轭,共轭,8,醋酸,在水溶液中的解离过程,半反应,1,半反应,2,9,氨,在水中的解离过程,+,+,半反应,1,半反应,2,10,氨气和氯化氢气体反应,半反应,1,半反应,2,11,4.,酸碱质子理论的优缺点,扩大了酸、碱的范围，不仅水溶液中，非水,溶液、气相，固相中都存在酸碱及酸碱反应。,把酸碱电离理论中的电离、中和、盐的水解,统一为“质子传递反应”。,仅适用于有,H,+,的体系，无,H,+,体系不适用。,许,多明显的酸碱反应不能通过酸碱质子理论来,解释，如,SO,3,和,CaO,之间的反应，,H,3,BO,3,的酸,性等。,优点,缺点,123.1.2,*,酸碱电子理论,酸,电子对的接受体，是任何可以接受外来电子对的分子或离子，通常称为路易斯酸。,例如：,HAc,，,Ni,，,Fe,3+,，,H,3,BO,3,等,碱,电子对的给予体，是可以给出电子对的分子或离子，通常称为路易斯碱。,例如：,NH,3,，,CO,，,CN,，,H,2,O,等,1923,年美国化学家路易斯（,Lewis G N,）,提出了酸碱电子理论,13,2.,酸碱反应的实质,路易斯酸,+,路易斯碱,酸碱加和物,酸碱反应的实质是酸提供空轨道，碱提供电子对，酸碱之间通过共价配键相结合，生成酸碱加和物反应过程中不发生电子转移。,14,酸碱电子理论太笼统，酸碱特征不明显没有统一的酸碱强弱的定量标度。,3.,酸碱电子理论的优缺点,优点,缺点,酸碱电子理论将酸碱的概念与物质的电子结构相联系范围无所不包，既不局限于某元素，也不受溶剂,物相限制。,15,3.2,酸（碱）的解离平衡,3.2.1,水的离子积常数,OH,+H,3,O,+,H,2,O +H,2,O,水作为最重要的溶剂，既可以作为酸给出质子，又可,以作为碱接受质子，因此在纯水中存在水分子之间的,质子转移反应,该反应称为水的质子自递反应，该反应的的标准平衡,常数 称为水的质子自递常数，也称为水的离子积，,其表达式为,16,作为水的质子自递反应的平衡常数，与浓度、压力无关，而与温度有关，温度一定时，水的离子积是一个常数。,注意,t,0,C,0,10,20,25,30,40,50,60,14.96,14.53,14.16,14.00,13.83,13.53,13.26,13.02,不同温度时水的,中性水的,pH=7.00,，,中性水的,pH=,pOH,？,17,1.,弱酸（碱）的解离常数定义,酸给出一个质子转化成其共轭碱，水得到该质子转化成其共轭酸，酸与水的质子传递反应达到平衡状态时的平衡常数称为该弱酸的解离常数，简称酸常数，通常以 表示,。,水失去一个质子变成其共轭碱，碱接受该质子变成其共轭酸。碱与水的质子传递反应达到平衡状态时的平衡常数称为该弱碱的解离常数，简称碱常数，通常以 来表示。,3.2.2弱酸（碱）的解离常数及其相对强度,18,一元弱酸,HA,的解离常数,2.,一元弱酸（碱）的解离常数及其表达式,一元弱酸,HA,的解离过程,注意,一元弱碱,A,的解离过程,一元弱碱,A,的解离常数,和 与浓度、压力无关，只与温度有关,19,一元弱酸,一元弱碱,20,3.,多元弱酸（碱）的解离常数及其表达式,多元弱酸,多元弱碱,多元弱酸（碱）的解离过程是分步进行的,21,4.,共轭酸碱对 和 之间的关系,HA,的解离过程,A,的解离常数,HA,的解离常数,A,的解离过程,22,多元酸碱中 和 的对应关系,H,3,A,H,2,A,HA,2,A,3,以,H,3,A,和,A,3-,为例,例：试求,HPO,4,2-,的,p,K,b2,和,K,b2,。,解：,经查表可知,K,a,2,=6.310,-8,，,即,p,K,a,2,=7.20,由于,K,a,2,K,b,2,=10,-14,所以,p,K,b2,=14-p,K,a,2,=14-7.20 =6.80,即,K,b2,=1.610,-7,23,3.2.4.,解离度和稀释定律,解离度是指弱酸或弱碱在水溶液中达到解离平衡时，已解离的部分的浓度占其总浓度的百分数，通常用,来表示,除与其本性和温度有关以外，还与弱酸或者弱碱的浓度有关。,HA+H,2,O,H,3,O,+,+A,对于浓度为,c,0,的某一元弱酸,HA,，在水溶液中达到解离平衡时：,若向此体系中加入水进行稀释，使体系的总体积变为原来的,n,倍，这此时的反应商为,弱酸弱碱的解离度随着溶液浓度的减小而增大,平衡向解离方向移动,24,解离度,与弱酸的分析浓度,c,0,之间的定量关系，可以通过弱酸解离常数与浓度之间的关系定量求得。,起始浓度,/mol,L,-1,平衡浓度,molL,-1,HA+H,2,O,H,3,O,+,+A,(,当,5),0.034mol,L,1,饱和酒石酸氢钾,3.56,0.025mol,L,1,邻苯二甲酸氢钾,4.01,0.025mol,L,1,KH,2,PO,4,-0.025mol,L,1,Na,2,HPO,4,6.86,0.01mol,L,1,硼砂,9.18,69,